Нет определения того, что такое энергия, но мы знаем, что ее существование делает возможной работу. Энергия, хранящаяся в пище, например, заставляет органы человека функционировать должным образом. Топливо заставляет автомобили двигаться. Точно так же электрическая энергия, производимая батареей, заставляет электроны в проводящих энергию проводах перемещаться.
Говоря об энергии, чрезвычайно важно подчеркнуть принцип энергосбережения. Этот принцип, по словам Лавуазье, гласит: «В природе ничего не теряется, ничего не создается, все преображается».
Чтобы проиллюстрировать преобразование энергии в целом, давайте рассмотрим расслабленную пружину (рис. 1), то есть пружину, которая не растянута. Посмотрите:
Для сжатия пружины требуется энергия. Таким образом, сила приложена к одному из его концов, так что он сжимается. Мы говорим, что если приложить силу к пружине, работа сделана. Эта работа соответствует энергии, передаваемой от человека к источнику. На рис. 2 изображена пружина, уже сжатая и имеющая фиксатор на тележке, предотвращающий ее освобождение.
Сжатая пружина накапливает энергию. Однако проявить эту энергию можно только сняв замок с тележки. Энергия, хранящаяся в пружине, называется упругой потенциальной энергией. Потенциальный, потому что он может проявляться, и эластичный, потому что находится в деформированном упругом теле.
Теперь, глядя на рисунок 3, мы замечаем, что тележка освободилась. Когда замок был удален, потенциальная энергия, которая была сохранена в пружине, проявила себя, заставив тележку начать движение. Снова мы сделали работу. Теперь эта работа соответствует энергии, передаваемой от пружины к тележке. Энергия, которую приобрела тележка, называется кинетической энергией.
Кинетическая энергия: это энергия, связанная с движением тел.
Потенциальная энергия (гравитационная, упругая, электрическая и др.): это энергия, которую тело имеет по отношению к определенному положению, которое оно занимает.
В отсутствие трения полная механическая энергия системы сохраняется, с преобразованием только потенциальной энергии в кинетическую энергию и наоборот. Посмотрите:
А ТАКЖЕмех= Иç + Ип
Очень важно прояснить, что работа и формы энергии являются скалярными величинами.
работа силы
Работа - это мера энергии, которая передается телу из-за приложения силы при перемещении. В физике работа обычно обозначается буквой W (от английского произведения) или греческой буквой тау.
.Чтобы рассчитать работу силы, важно подчеркнуть, что она может быть:
Работа постоянной силы, параллельной перемещению: вычисляется, когда сила действует в том же направлении, что и смещение. Его можно рассчитать следующим образом:
Поскольку угол между силой и смещением равен нулю, он делает косинус этого угла равным 1, что делает выражение эквивалентным:
Где D - смещение тела.
Работа постоянной силы и не параллельная перемещению:
Когда у нас есть приложение постоянной силы, а не параллельно, как в приведенной выше схеме, мы рассчитываем работу следующим образом:
На то, где? это угол, образованный между силой и перемещением тела.
В СИ (Международной системе единиц) работа указывается в джоулях, которые обозначаются буквой (J), а сила дана в ньютонах (N). Этот блок назван в честь британского физика Джеймса Прескотта Джоуля. В системе CGS единица работы - эрг = дин x сантиметр.
Марко Аурелио да Силва
Бразильская школьная команда